Потери напора в трубопроводе

Сразу оговоримся, что знакомство с указанной темой может заинтересовать лишь тех, кто хотел бы смонтировать систему водоснабжения в своем доме самостоятельно. Исполнитель работ в первую очередь должен учесть, что потери напора в трубопроводе являются показателем падения давления воды в системе, с учетом которого должна выбираться мощность скважинного насоса.

С чисто физической точки зрения эти потери объясняются тем, что при движении жидкости по трубопроводу её току оказывается определенное сопротивление, величина которого зависит от таких характеристик водовода, как:

• рабочий диаметр трубы (с уменьшением диаметра сопротивление возрастает);
• скорость водного потока, при увеличении которой сопротивление также увеличивается;
• качество поверхностей водовода, имеющих непосредственный контакт с жидкостью.

Отметим, что даже при перемещении по совершенно прямому трубопроводу поток воды испытывает некоторое торможение, ну а с увеличением его общей длины суммарное сопротивление прохождению воды может оказаться очень существенным.

Прямые участки

Для решения стоящей перед вами задачи проще всего воспользоваться специальными таблицами и расчетными формулами, с помощью которых вы сможете непосредственно получить все необходимые для вас данные.
Отметим, что в настоящее время для прокладки питающих трубопроводов всё чаще начинают применяться изделия из современных полимеров.

Изготовленные из этих материалов трубы отличаются замечательными эксплуатационными характеристиками, к числу которых мы можем отнести:

• малый вес и удобство монтажа;
• невосприимчивость к коррозийному воздействию;
• гладкость структуры используемого материала, обеспечивающая малое сопротивление водному потоку.

В связи с этим при рассмотрении данных по расходу жидкости нами были выбраны именно пластиковые трубы. В размещённой ниже таблице приводятся значения потерь напора жидкости на каждые 100 метров водовода. Причём напор воды указывается в различных единицах (в метрах водного столба, а также в литрах в минуту и секунду).

Учет местных сопротивлений

Помимо линейных потерь в трубопроводе могут наблюдаться и потери, связанные с наличием так называемых «местных сопротивлений», к которым относятся элементы разветвлений и регулировки мощности потока (тройники, угловые колена, клапаны, вентили и т. п.). Величина потерь в них зависит от скорости водного потока и конфигурации самого элемента.

В размещенной ниже таблице приводятся данные по потерям напора в самых распространённых местных сопротивлениях (в сантиметрах водного столба):

Формулы для расчета

Для вычисления величины расхода воды можно будет воспользоваться следующей формулой:

Q = V?S,

где под «Q» понимается расход воды (в м3/сек), под «S» – площадь сечения трубы (в квадратных метрах), а под «V» – скорость водного потока (в метрах в сек). Вычислить площадь сечения вы сможете по классической формуле S = ??D2/4, где D – диаметр используемых в водоводе труб.

После примерного подсчета значения искомой величины вы убедитесь в том, что потери напора на любых образцах местных сопротивлений составляют лишь малую долю общих (суммарных) потерь. Они несколько возрастают при повышении скорости потока, вызванного сужением водного канала, когда через суженную его часть пропускаются значительные объемы воды.

Избежать повышения расхода жидкости в этом случае вы сможете очень просто. Для этого необходимо будет выбрать для будущего водовода трубы большего диаметра, что позволит вам практически не учитывать местные сопротивления.

В самом общем случае расчет величины потерь в водопроводе должен производиться таким образом, чтобы на местные сопротивления приходилось от 2 до 4 м3 расхода жидкости. С учётом потерь на его прямолинейных участках суммарное его значение может составить величину порядка 5 м3.

Видео

В этом ролике рассказывается, как посчитать потери давления на горизонтальном участке трубы.